基于回音壁模式的無標(biāo)記硅基光學(xué)生物傳感器特性研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)的熒光生物傳感器，基于WGM（Whispering-gallery mode）微腔的光學(xué)生物傳感器因具有無需熒光標(biāo)記、靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊、低成本、高 Q值等優(yōu)點(diǎn)，在生物制藥、醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。
　　本論文圍繞基于回音壁模式的多種硅基光學(xué)生物傳感器及其無標(biāo)記傳感特性展開，為實(shí)現(xiàn)高性能的無標(biāo)記光學(xué)生物傳感技術(shù)奠定基礎(chǔ)，主要工作包括以下幾個方面：
　　首先，介紹了回音壁模式微腔的理論基

2、礎(chǔ)，包括諧振條件、耦合機(jī)制和模式分析。介紹WGM微腔的主要參數(shù)，如自由光譜范圍（Free Spectral Range，F(xiàn)SR），消光比（Extinction Ratio，ER）、品質(zhì)因子（Quality Factor，Q）等，重點(diǎn)分析了耦合參數(shù)對微腔性能的影響。
　　第二，介紹了基于回音壁微腔的無標(biāo)記生物傳感器工作原理，并利用微環(huán)、微盤腔耦合直波導(dǎo)，構(gòu)建生物傳感器，分析其傳感性能。設(shè)計(jì)了一種基于游標(biāo)效應(yīng)的雙跑道螺旋耦合諧振腔，重

3、點(diǎn)分析諧振腔中各參數(shù)對其傳感性能的影響，優(yōu)化了諧振腔傳感性能，證明其在生物傳感領(lǐng)域的優(yōu)勢。
　　第三，研究了回音壁生物傳感器的噪聲（如熱噪聲、光源噪聲）對傳感器性能的影響。為了消除噪聲的干擾，提高檢測精度，設(shè)計(jì)了有效抑制傳感器噪聲的差分傳感陣列與多路并行檢測陣列，并描述了多通道檢測的優(yōu)勢。
　　第四，介紹集成光學(xué)生物傳感芯片，包括免疫分析原理和生物傳感器的表面修飾技術(shù)。描述了微流體通道在構(gòu)建集成生物傳感芯片的重要作用。基于分